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MICROPROPAGAÇÃO E MICROPROPAGAÇÃO E LIMPEZA CLONAL DE PLANTASLIMPEZA CLONAL DE PLANTAS
Biotecnologia
Aplicação da cultura de tecidosAplicação da cultura de tecidos
1.Micropropagação
2. Limpeza clonal
3. Preservação de Germoplasma
4-Transgenia
5- Resgate de embriões
6- Fusão de protoplastos
7- Haplóides
8- Variação somaclonal
9- Produção in vitro de metabólitos
Micropropagação:Micropropagação: Propagação de plantas em larga escala a partir de pequenos tecidos (explantes) cultivados in vitro
Limpeza clonal:Limpeza clonal: Obtenção de plantas livres de patógenos (vírus) a partir da cultura de tecidos (meristemas)
OBJETIVO
MICROPROPAGAÇÃO
Obter grande número de mudas de uma planta selecionada, em um curto período de tempo e em espaço físico reduzido
Fragmentos retirados de plantas e cultivados em um meio nutritivo, em condições
assépticas, visando a obtenção de plantas completas.
Se baseia na expressão da totipotência celular
ExplantesExplantes
TOTIPOTÊNCIA
HEREDITARIEDADEASSEPSIA
FUNDAMENTOS DA MICROPROPAGAÇÃO
MORFOGÊNESEE
REGENERAÇÃO
TOTIPOTENCIALIDADE
Habilidade de uma célula (mesmo diferenciada) dar origem a um organismo inteiro
Plantas a partir de células diferenciadas cultivadas in vitro
* Processo progressivo de perda das características citológicas e fisiológicas das células embrionárias e aquisição de características de células adultas ediferenciadas
* Quanto mais especializada a célula, mais difícil de expressar totipotência
DIFERENCIAÇÃO CELULARDIFERENCIAÇÃO CELULAR:
Aplicações práticas e vantagens da micropropagação
Multiplicação rápida de plantas de propagação vegetativa ou de difícil propagação (redução do tempo)
Pode ser realizada a qualquer época do ano;
Possibilidade de multiplicar grandes quantidades de plantas em uma área reduzida a baixos custos;
Auxilia no melhoramento vegetal na manutenção e multiplicação de plantas híbridas (mantém a combinação genética);
Extremamente importante para o estabelecimento de novasvariedades onde apenas poucas plantas são inicialmente viáveis;
Maior controle sobre a sanidade do material propagado;
Permite a obtenção de plantas livres de vírus (limpeza clonal);
Criação e manutenção de bancos de germoplasma e intercâmbio de germoplasma;
Uniformidade do produto final. A partir de parte da planta matriz selecionada é possível a produção de inúmeros indivíduos idênticos CLONAGEM
Aplicações prática e vantagens da micropropagaçãoCont.
EXPLANTES PARA INICIAR A MICROPROPAGAÇÃOEXPLANTES PARA INICIAR A MICROPROPAGAÇÃO
Segmento de folha Raíz Meristema/ápice caulinar
MICROPROPAGAÇÃO DE GINKO BILOBA A PARTIR DE DISCOS FOLIARES
Tecidos não diferenciados são preferíveis pois apresentam alta capacidade morfogenética,
apresentam células geneticamente estáveis
(permite regenerar plantas idênticas a planta mãe).
MeristemaMeristema Obtenção de plantas livres de vírusObtenção de plantas livres de vírus
Gemas axilares
Embriões imaturos
Explantes com menor nível de diferenciação
Meristema
Pendão imaturo
Meristema apical
Meristema e ápice caulinarMeristema e ápice caulinar
Explante mais utilizado para iniciar a micropropagaçãoExplante mais utilizado para iniciar a micropropagação
1) Alta capacidade morfogenética (indiferenciado)
2) Células geneticamente estáveis, permitindo regenerar
plantas idênticas a planta mãe.
3) Livre de vírus - Obtenção de plantas livres de vírusObtenção de plantas livres de vírus
Por que o meristema é livre de vírus?Por que o meristema é livre de vírus?Algumas hipóteses:Algumas hipóteses: Falta de conexão vascular
Multiplicação do vírus é menor que o crescimento apical da planta
Existe um mecanismo de inativação viral nas células meristemáticas em cultura
MeristemaForma de cúpula achatada Células não diferenciadas
Meristema ou ápice caulinar ?Meristema ou ápice caulinar ?Ápices caulinares
Meristema + primórdios foliares
ESTÁGIOS DA MICROPROPAGAÇÃOSegundo Murashige (1974):
- Estágio I:- Estágio I:
Seleção de explantes, desinfestação e cultura em meio nutritivo sob condições assépticas.
ESTÁGIOS DA MICROPROPAGAÇÃO
-Estágio II:Estágio II:
Multiplicação dos propágulos mediante sucessivas subculturas em meio próprio para multiplicação.
-Estágio III:Estágio III:
Transferência das partes aéreas produzidas para meios de enraizamento e subseqüente Transplante para um substrato ou solo (aclimatização)
ESTÁGIOS DA MICROPROPAGAÇÃO
Fatores que afetam a micropropagaçãoFatores que afetam a micropropagação
Material vegetal:
- Genótipo - Tipo de explante (seleção e coleta)
- Condições fisiológicas da planta e do explante (idade,época do ano, nutrição, condições de crescimento)
- Condições fitossanitárias
da planta doadora e do explante
Fatores que afetam a micropropagaçãoFatores que afetam a micropropagação
Meio de cultura: - Constituição química (macronutrientes e micronutrientes inorgânicos, vitaminas,fontes de N orgânico, açucares, agente solidificante e reguladores de crescimento)
- Consistência (líquido e gelatinoso)
Condições ambientais: - Luz (intensidade, qualidade, fotoperíodo) - Temperatura - Trocas gasosas
Desinfestação dos explantes
Produtos com ação Germicida • Etanol • Hipoclorito de sódio• Hipoclorito de cálcio• PPM • NaDCC• HgCl2
• Peróxido de hidrogênio• Ácidos• Bases• Mertiolate• Fungicidas• Antibióticos
Fatores que afetam a micropropagaçãoFatores que afetam a micropropagação
Retirada do meristema
Meio de cultura
Fase de crescimento
Multiplicação em telado
Tubérculos selecionados
Processo para obtenção de batata-semente “livre de vírus”
Multiplicação“in vitro”
Rápida multiplicação em espaço físico reduzidoRápida multiplicação em espaço físico reduzido
BatataBatata - 1 meristema 40 milhões de mudas/ano mudas livres de vírus aumento de produtividade de até 80%
MorangoMorango - 1 meristema 100 mil mudas/ano Pelotas - 3t/ha 12 a 22t/ha
Cana-de-açucarCana-de-açucar- 1 meristema 40 milhões mudas/ano 7 anos pelo processo convencional
MaçãMaçã - 1 meristema 50 mil mudas/ano 10 a 15 mudas/ano processo convencional
BananaBanana - 1 meristema e repicagens + 600 mudas 4-7 brotações por repicagem
A alta capacidade de multiplicação num sistema de micropropagação se dá por: repicagens sucessivasrepicagens sucessivas
R1 R2 R3 R4 R5 R6 R71 merit. 5 25 125 625 3.125 15.625 78.125
LBV/UPFLBV/UPF
Macaca Ciclamen Lady Rosetta Rosaura Elvira Hertha Ágata Achat Ágria Synfonia Baraka
Cultivares de Cultivares de batata batata micropropagadasmicropropagadasno LBV/UPFno LBV/UPF
Mudas indexadas
SISTEMAS DE MICROPROPAGAÇÃO1) 1) Multiplicação por meio da proliferação de Multiplicação por meio da proliferação de gemas axilaresgemas axilares
Tufos de parte aérea são formados, estes são divididos em partes menores, ou cada parte é isoladas das demais para formação de novos explantes.
2) Multiplicação mediante indução de 2) Multiplicação mediante indução de gemas adventíciasgemas adventícias
SISTEMAS DE MICROPROPAGAÇÃO
Originadas em locais diferentes daqueles onde se formam no curso normal de desenvolvimento da planta. Ocorre de forma direta e indireta por organogênese
3) Multiplicação via 3) Multiplicação via embriogênese somáticaembriogênese somática..
SISTEMAS DE MICROPROPAGAÇÃO
a)
c)
b)
Indução de calos embriogênicos e regeneração de plantas de milho Grando, 2001
Plântulas de batata micropropagadas
Mudas de batata aclimatizadas em estufa
Tubérculos de batata-semente pré-básica
LABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPFLABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPF
Municípios beneficiados: Ibiraiaras (RS) Bom Jesus (RS) Santa Maria (RS) Santa Maria do Herval (RS) Canguçu (RS) Passo Fundo (RS) Canoinhas (SC) Mafra (SC)
Plântulas de morangueiro micropropagadas
Aclimatização de mudas matrizes de morangueiro em estufa
LABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPFLABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPF
Planta de morangueiro proveniente do cultivo in vitro
Plântulas de gipsofila micropropagadas
LABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPF LABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPF
Aclimatização de mudas de gipsofila
Flores de gipsofila
LABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPFLABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPF
Orquídeas do orquidário da UPF
Plântulas de orquídea oriundas da semeadura in vitro
LABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPFLABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPF
Micropropagação de Alcachofra in vitro
LABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPF LABORATÓRIO DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL DA UPF
Micropropagação de Ginkgo biloba in vitro
Resultados de pesquisa:Resultados de pesquisa:Micropropagação Ginkgo bilobaMicropropagação Ginkgo bilobaDoutorando Nilton MantovaniDoutorando Nilton Mantovani
RESULTADOS – Fase de isolamentoRESULTADOS – Fase de isolamento
- A - A caseína hidrolisada (caseína hidrolisada (500 mgL500 mgL-1-1)) estimulou o estimulou o dedesenvolvimento das gemas axilares em 27,8% dos senvolvimento das gemas axilares em 27,8% dos segmentos nodaissegmentos nodais
RESULTADOS - Fase de isolamentoRESULTADOS - Fase de isolamento
- A - A caseína hidrolisada induziu a formação de caseína hidrolisada induziu a formação de múltiplos brotos em 80% dos segmentos nodaismúltiplos brotos em 80% dos segmentos nodais
KIN e carvão ativado- sem efeito no desenvolvimento KIN e carvão ativado- sem efeito no desenvolvimento das brotações na fase de isolamentodas brotações na fase de isolamento
Exemplos ornamentais
Lili Rose
Spathiphyllum
Samambaia
Antúrio
Begônia Violeta
Limonium
Exemplos olerícolas e frutíferas
MaracujáCafé
Cenoura AbacaxiBananaCouve-flor
Pêra
Exemplo florestais
EucaliptoPinus
REFLORESTAMENTO
Perpectivas
Três passos devem ser constantemente observados:
*Valor genético do clone a ser propagado
*Ajuste da metodologia para o clone em questão
* Busca de alternativas para tornar o processo mais econômico, acessível e viável
embriogênese somáticacultura em meio líquido
robotização da operação de subcultura